Wi-Fi弱网传输优化不成功有感
总之，就是失败了。
我曾建议不要针对Wi-Fi弱网做传输优化，因为很难有大收益。本质原因：
- Wi-Fi网络通过RTT变化识别拥塞不靠谱。
- Wi-Fi网络通过丢包识别拥塞不靠谱。
RTT变化和丢包是端到端识别拥塞的唯二手段，两个都不靠谱，怎么办？什么都别做。当什么都不做的时候便闲了，不妨探究下Wi-Fi为什么拉胯。
同为无线网络，为什么LTE比Wi-Fi稳定太多呢？先从历史说起。
Wi-Fi直接继承于ALOHAnet，而LTE则是ALOHAnet的反面。
ALOHAnet是第一个随机访问的分布式无线网络，没有集中的资源管理：
- 站点有数据帧就即时发送。
- 检测到冲突便退避后重发。
ALOHAnet假设数据帧泊松到达，设成功发送所需的时间为 T T T，时间 T T T内帧到达量为 G G G，成功发送量为 S S S。
为了让一个数据帧成功发送，需要 2 T 2T 2T时间没有一个数据帧到达，在 2 T 2T 2T时间内， λ = 2 G \lambda=2G λ=2G， k = 0 k=0 k=0，带入泊松到达：
P 2 T 时 间 到 达 0 = ( 2 G ) 0 0 ! e − 2 G P_{2T时间到达0}=\dfrac{(2G)^0}{0!}e^{-2G} P2T时间到达0=0!(2G)0e−2G
因此：
S = G ∗ P 2 T 时 间 到 达 0 = G e − 2 G S=G*P_{2T时间到达0}=Ge^{-2G} S=G∗P2T时间到达0=Ge−2G
这就是ALOHAnet的通过量与到达量的关系。
如果将时间轴分割成时隙，便对数据帧的发送时间增加了约束。每个站点只能在固定某些时隙发送，冲突概率大大降低，这就是时隙ALOHAnet：
S = G ∗ P T 时 间 到 达 0 = G e − G S=G*P_{T时间到达0}=Ge^{-G} S=G∗PT时间到达0=Ge−G
对比一下上面两种ALOHAnet：
可见，时隙ALOHAnet可以容忍更大的到达率，可达更高吞吐。
来看下延时和到达率的关系：
时隙ALOHAnet的延时对到达率更不敏感，这多亏了时隙的约束。但无论哪种ALOHAnet，延时均随着到达率的增加而越发迅速地增加，继承了ALOHAnet的Wi-Fi CSMA/CA机制固然依旧如此，随着设备接入数的增加，冲突越来越激烈，RTT抖动便越来越大，可达5ms～100ms量级。这里便是延时抖动的根源！
可推论，如果时隙管理更加严格，延时对到达率会更不敏感，如果每个时隙只允许一个帧到达，延时将是一个固定值。
在什么情况下每个时隙只能发送一个数据帧呢？答案就是对资源进行统一管理。
如今，Wi-Fi和LTE正好在ALOHAnet的两端：
- Wi-Fi信道资源通过CSMA/CA随机访问，继承了ALOHAnet，属于自组织分布式控制。
- LTE的信道资源通过RRC统一管理，属于集中式控制。
对于LTE，RRC并非免费午餐，精细化控制开销很大，RRC算是耗电大户，但正是有了这些能量，LTE和Wi-FI才有所不同：
- LTE在空闲时保持5mW极低功率，Wi-Fi则持续保持200mW。
- LTE在传输时可达10倍于Wi-Fi的功率，达2000mW。
- LTE精确分配和管理信道资源，Wi-Fi则争抢共享信道。
- LTE第一跳延迟稳定在5ms，Wi-Fi则随设备数量及信道重叠情况剧烈变化。
- …
Wi-Fi如今已经进化到了Wi-Fi6(即802.11ax)，Wi-Fi7(即802.11be)已在路上，但所有的变化只是横向扩展，万变不离其宗的还是ALOHAnet的基底，争抢共享信道的本质没变，要看基因，而不是当前。
MU-MIMO，OFDMA等优化措施，并未让Wi-Fi脱胎换骨，有线以太网领域共享式以太网变身成交换式以太网的那种变革在Wi-Fi领域尚未发生，虽然它早晚会发生，但遗憾的是直到Wi-Fi7都没有让人看到。再花哨的优化也依然只是优化。
我推荐一篇文章，写得很好：802.11ax Is NOT A Wireless Switch
Wi-Fi的历史基因问题说到这里，下面看下频谱因素。
非授权频谱部署是Wi-Fi性能不稳定的第二个因素。
非授权频谱资源是开放的，天下共享，Wi-Fi的表现便由天不由你了。如果你的邻居和你使用了同一个频段，就会互相干扰。
相反，LTE则使用授权频谱(LAA试图在非授权频谱上部署LTE，当然，这需要更先进的技术)，与非授权频谱不同，LTE频谱资源需要申请后使用，它是独占的。
举例，Wi-Fi是露天市场，而LTE则是需要预约的精品店。
Wi-Fi为什么不行就说到这里，下面才是正式的话题，终究还是要做些什么的，以及怎么做。
做传输优化，你肯定想知道“一般的做法”，各行各业的各种活计都有一般的，通用的做法，这种做法一搜就出来，比如你搜“干煎带鱼”，但如果你照着做，结局却总不佳。
没有人做错，事实上，真正的绝活儿没人会公开，根本没有一般的，通用的做法，有的只是常识。对于传输优化，常识是：
- 激进发包。
具体说：
- 丢包不降窗或少降窗，多发数据包。
- 等待ACK或定时器超时的静默期，多发数据包。
- 将拥塞控制算法计算的cwnd放大，多发数据包。
- 冗余发送数据包，比如一个数据包发多遍。
- …
没有人做错。
传输优化字面含义就是让数据尽快到达，最直接的想法就是使劲往外怼，就像早晚高峰期匆忙的司机，对道路拥堵视而不见，涌向最拥堵的地方，每人潜意识里都在等其他人退让，但大家没人退让。
如果数据包最终发往Wi-Fi网络，任何激进发包的措施在统计意义上都是大错特错：
- 最后一跳并非名利场，得失总不相衡，拥塞控制的测量手段在Wi-Fi网络统统失效。
如果目标是将数据发到AP，似乎可以成功，但最终回复ACK的是无线终端，从AP到终端，这里并非安静中斗表的名利场，这里很像拉斯维加斯，起作用的是概率。那么到底应该怎么做，如果不激进发送，如何确保数据包更快被接收。
交换机可能会因为你激进发送为你出让更多buffer，但CSMA/CA只会因为你激进发送带来更多的冲突，激进发送在Wi-Fi网络起不到任何正面作用，你只能正常发送，然后听天由命。
但还是有一些小把戏可以尝试，这些把戏都在我的百宝箱里，我早就承诺不会写任何激进发送的代码，所以我不会多发一个满包：
- 一个满包拆成两个小包，逆序发送，间隔跟随一字节小包护送。
- 发送队列里最后两个包，逆序发送，跟随一字节小包护送。
- 发送一个满包后，跟随第一个字节小包护送。
- 多个包突发出去，在突发之间做pacing。
- 宁等待，勿冲动。
浙江温州皮鞋湿，下雨进水不会胖